Kiedy ludzie myślą o osiągach samochodu, zazwyczaj myślą o mocy, momencie obrotowym i przyspieszeniu od zera do-60. Ale cała moc generowana przez silnik tłokowy jest bezużyteczna, jeśli kierowca nie potrafi kontrolować samochodu. Dlatego inżynierowie samochodowi zwrócili uwagę na układ zawieszenia niemal natychmiast po opanowaniu czterosuwowego silnika spalinowego.
Zadaniem zawieszenia samochodu jest maksymalizacja tarcia między oponami a nawierzchnią drogi, zapewnienie stabilności układu kierowniczego przy dobrym prowadzeniu i zapewnienie komfortu pasażerom. W tym artykule przyjrzymy się, jak działają zawieszenia samochodowe, jak ewoluowały na przestrzeni lat i w jakim kierunku zmierza konstrukcja zawieszeń w przyszłości.
Gdyby droga była idealnie płaska, bez nierówności, zawieszenia nie byłyby potrzebne. Ale drogi są dalekie od płaskich. Nawet świeżo wyasfaltowane autostrady mają subtelne niedoskonałości, które mogą oddziaływać na koła samochodu. To właśnie te niedoskonałości wywierają siły na koła. Zgodnie z prawami ruchu Newtona, wszystkie siły mają zarównoogromIkierunek. Nierówność na drodze powoduje, że koło porusza się w górę i w dół prostopadle do powierzchni drogi. Wielkość tego ruchu zależy oczywiście od tego, czy koło uderza w gigantyczną nierówność, czy w maleńką plamkę. W każdym przypadku koło samochodu doświadczaprzyspieszenie pionowegdy pokonuje niedoskonałość.
Zawieszenie w Twoim samochodzie maksymalizuje tarcie między oponami a drogą i zapewnia stabilność kierowania.
Bez pośredniej struktury cała pionowa energia koła jest przenoszona na ramę, która porusza się w tym samym kierunku. W takiej sytuacji opony mogą całkowicie stracić kontakt z drogą. Następnie, pod wpływem siły grawitacji skierowanej w dół, opony mogą uderzyć z powrotem w powierzchnię drogi. Potrzebujesz systemu, który pochłonie energię koła przyspieszanego pionowo, pozwalając ramie i nadwoziu na jazdę bez zakłóceń, podczas gdy opony podążają za nierównościami na drodze.
Nauką zajmującą się badaniem sił działających na poruszający się samochód jestdynamika pojazdui musisz zrozumieć niektóre z tych pojęć, aby docenić, dlaczego zawieszenie jest w ogóle konieczne. Większość inżynierów samochodowych rozważa dynamikę poruszającego się samochodu z dwóch perspektyw:
Jeździć:zdolność samochodu do wygładzania nierównej drogi
Obsługiwanie:zdolność samochodu do bezpiecznego przyspieszania, hamowania i pokonywania zakrętów
Te dwie cechy można dokładniej opisać za pomocą trzech ważnych zasad:izolacja drogowa, trzymanie się drogiIpokonywanie zakrętówPoniższa tabela opisuje te zasady i sposób, w jaki inżynierowie próbują rozwiązywać wyzwania charakterystyczne dla każdej z nich.
Zawieszenie samochodu wraz ze swoimi różnymi komponentami może zapewnić wszystkie opisane rozwiązania.
Przyjrzyjmy się bliżej częściom typowego zawieszenia, zaczynając od ogólnego obrazu podwozia, a kończąc na poszczególnych elementach, które tworzą właściwe zawieszenie.
Zawartość
Części zawieszenia samochodowego
Amortyzatory: Amortyzatory
Amortyzatory: kolumny i drążki stabilizatora
Typy zawieszenia: Przednie
Typy zawieszenia: tylne
Zawieszenia Specialized: Baja Bug
Zawieszenia Specialized: kierowcy Formuły 1
Zawieszenia specjalistyczne: Hot Rods
Części zawieszenia samochodowego
Zawieszenie samochodu jest w rzeczywistości częścią podwozia, które obejmuje wszystkie ważne systemy znajdujące się pod nadwoziem samochodu. Systemy te obejmują:
Tenrama:element konstrukcyjny, nośny, podtrzymujący silnik i nadwozie samochodu, które z kolei są podtrzymywane przez zawieszenie
Tenukład zawieszenia: konfiguracja, która podtrzymuje ciężar, pochłania i amortyzuje wstrząsy oraz pomaga utrzymać kontakt opon
Tenukład kierowniczy:mechanizm umożliwiający kierowcy kierowanie pojazdem
Tenopony i koła:elementy umożliwiające ruch pojazdu poprzez przyczepność i/lub tarcie o drogę
Zawieszenie jest więc jednym z najważniejszych układów w każdym pojeździe.
Mając na uwadze ten ogólny obraz, czas przyjrzeć się trzem podstawowym elementom zawieszenia: sprężynom, amortyzatorom i stabilizatorom.
Współczesne systemy sprężynowe opierają się na jednej z czterech podstawowych konstrukcji:
Sprężyny śrubowesą najczęstszym rodzajem sprężyny i są w istocie wytrzymałym drążkiem skrętnym zwiniętym wokół osi. Sprężyny śrubowe ściskają się i rozszerzają, aby absorbować ruch kół.
Resory pióroweskładają się z kilku warstw metalu (zwanych „piórami”) połączonych ze sobą, aby działały jak pojedyncza jednostka. Resory piórowe były po raz pierwszy stosowane w powozach konnych i można je było znaleźć w większości amerykańskich samochodów do 1985 roku. Są nadal stosowane w większości ciężarówek i pojazdów ciężarowych.
Pręty skrętnewykorzystują właściwości skręcania pręta stalowego, aby zapewnić wydajność podobną do sprężyny śrubowej. Oto jak działają: Jeden koniec pręta jest zakotwiczony do ramy pojazdu. Drugi koniec jest przymocowany do wahacza, który działa jak dźwignia, która porusza się prostopadle do drążka skrętnego. Gdy koło uderza w nierówność, ruch pionowy jest przenoszony na wahacz, a następnie, poprzez działanie dźwigni, na drążek skrętny. Następnie drążek skrętny skręca się wzdłuż swojej osi, aby zapewnić siłę sprężyny. Europejscy producenci samochodów szeroko stosowali ten system, podobnie jak Packard i Chrysler w Stanach Zjednoczonych, w latach 50. i 60. XX wieku.
Poduszki pneumatyczneskładają się z cylindrycznej komory powietrznej umieszczonej między kołem a nadwoziem samochodu i wykorzystują właściwości kompresyjne powietrza do pochłaniania drgań kół. Technologia ta jest obecnie stosowana w wielu luksusowych pojazdach, ale koncepcja ta ma już ponad sto lat i można ją znaleźć w bryczkach konnych. Poduszki pneumatyczne z tej epoki były wykonane z wypełnionych powietrzem skórzanych membran, podobnie jak miechy; w latach 30. zastąpiono je poduszkami pneumatycznymi z formowanej gumy.
W zależności od tego, gdzie w samochodzie znajdują się sprężyny, tj. między kołami a ramą, inżynierowie często uważają za wygodne określeniemasa sprężynowaimasa nieresorowana.
Tenmasa sprężynowajest masą pojazdu podpartego na sprężynach, podczas gdymasa nieresorowanajest luźno zdefiniowana jako masa między drogą a sprężynami zawieszenia. Sztywność sprężyn wpływa na to, jak masa resorowana reaguje podczas jazdy samochodem. Luźno resorowane samochody, takie jak luksusowe samochody (pomyśl o Mercedesie-Benzie Klasy C), mogą pochłaniać nierówności i zapewniać superpłynną jazdę; jednak taki samochód jest podatny na nurkowanie i kucanie podczas hamowania i przyspieszania oraz ma tendencję do odczuwania kołysania się lub przechylania nadwozia podczas pokonywania zakrętów. Mocno resorowane samochody, takie jak samochody sportowe (pomyśl o Mazdzie Miata MX-5), są mniej wyrozumiałe na wyboistych drogach, ale dobrze minimalizują ruchy nadwozia, co oznacza, że można nimi agresywnie jeździć, nawet na zakrętach.
Tak więc, podczas gdy same sprężyny wydają się prostymi urządzeniami, ich zaprojektowanie i wdrożenie w samochodzie w celu zrównoważenia komfortu pasażerów z prowadzeniem jest złożonym zadaniem. A żeby jeszcze bardziej skomplikować sprawę, same sprężyny nie są w stanie zapewnić idealnie płynnej jazdy. Dlaczego? Ponieważ sprężyny świetnie pochłaniają energię, ale nie są tak dobre wrozpraszanieto. Inne struktury, znane jakoamortyzatory, są do tego zobowiązani.
